AUTOSAR ArcticCore重构 - for_each_HOH

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 Arctic Core是AUTOSAR的实现，早期版本是开源的。

基本问题

在ARM架构下对CAN driver的实现(arch/arm/arm_cm3/drivers/Can.c)中，有这样一段代码：

 

Can_Arc_Hoh是个数组，数组每个元素含有Can_Arc_EOL标识是否是最后一个元素，最后一个元素为0，其他为1。

这里利用指针hoh先--，然后++，然后使用do while循环来遍历数组每一个元素，遍历完Can_Arc_EOL为1的元素亦即最后一个元素后结束循环。

 

hoh先--，后++ 是一个小技巧，在这里也很实用，不过也略显突兀和生硬，不对应问题逻辑。do while 循环也不常用。能否改善呢？

这里对数组元素的Can_Arc_EOL标志的判断，在遍历完该数组元素之后进行，所以我们可以使用如下for循环替换：

 

for (const Can_HardwareObjectType* hoh = canHwConfig->Can_Arc_Hoh;; hoh++) {
    /// do something
    if (hoh->Can_Arc_EOL) {
         break;
    }
} 

这样看比前面的do while循环，要自然一些，没有与解决问题逻辑不相关的代码。

更进一步

如果这样的do while循环只有一处，则到此为止。不过我们可以看到代码里有五六处这样的写法，如果每一处都改成for if break的写法，也觉得繁琐。有没有办法改进呢？

 

如果对Linux内核代码较熟悉，则会发现Linux kernel中的循环，多使用for_each_entry这样的宏定义来简化对list, hlist等数据结构的操作，使用者只需关注业务逻辑，而无需关注数据结构。

 

我们尝试使用定义for_each_HOH宏来屏蔽这里数组遍历的细节。因为宏定义只能定义for (;;)这一段，无法引入花括号内的代码段，所以if break的逻辑也要在for头里面实现，即如：

 因为for里面无法使用语句，只能使用表达式，所以这里for的第三段里的if else编译无法通过。聪明的人立马就能想到?三元表达式，可以与if else等效。但如其名字一样，问号三元表达式是一个表达式，而非语句，即expression, not statement. 所以代码变成了：

#define for_each_HOH(hoh, config) \

        for (hoh = config->Can_Arc_Hoh;; \

            (hoh->Can_Arc_EOL ? break : hoh++))

 这里break不能作为三元表达式里的一项，编译无法通过。所以需要一个结束标识符，这里有两种方法：

 

1. 引入变量就叫__EOL，代码如下：

#define for_each_HOH(hoh, config) \

        for (boolean __EOL = false, hoh = config->Can_Arc_Hoh; !__EOL; \

            (hoh->Can_Arc_EOL ? __EOL = true : hoh++)) 

 可以发现__EOL与hoh->Can_Arc_EOL 有一定的对应关系，即__EOL等于刚遍历过的数组元素的Can_Arc_EOL标志，可以简化为：

#define for_each_HOH(hoh, config) \

        for (boolean __EOL = false, hoh = config->Can_Arc_Hoh; !__EOL; \

            __EOL = hoh->Can_Arc_EOL, hoh++)

 看到了意想不到的效果，三元表达式也不用了。只是最后多执行一次hoh++，还有一个假设：数组不为空，包含至少一个元素。假设成立才能给__EOL赋初值为false。这个假设应该是一直的假设，do while也需要这个假设。

 

所以这种方法最后多执行一次hoh++。似乎又回到最初的do while多执行一次hoh--。不太一样，do while的hoh--纯属小技巧。而这里hoh++是问题逻辑的一部分，只是最后会多执行一次。

 

2. 使用现有游标hoh作为结束标志，代码如下：

#define for_each_HOH(hoh, config) \

        for (hoh = config->Can_Arc_Hoh; hoh != NULL; \

            (hoh->Can_Arc_EOL ? hoh = NULL : hoh++))

 好处是不需要额外定义变量，顺便可以判断第一个元素是否为NULL，即数组为空也可以成立，但这个只能看做是一个副作用，而不能作为好处。

不好的地方是相比第一种方法多了一个判断。

 

如何选择呢？见仁见智。

 

最后代码变成了如下形式：

#define for_each_HOH(hoh, config) \

        for (hoh = config->Can_Arc_Hoh; hoh != NULL; \

            (hoh->Can_Arc_EOL ? hoh = NULL : hoh++))

 

const Can_HardwareObjectType* hoh;

for_each_HOH(hoh, canHwConfig) {

    ///do something

}

 

简单明了，无论是五六处，还是十几处，只需要for_each_HOH即可，数组遍历细节被屏蔽。

 

溯源

到这里我们可以看到，这个问题其实很简单：

1. 最基本的数组遍历；
2. 每个数组元素包含一个标识符，标识自己是否最后一个元素。

 

只能根据前一个元素的标识符来判断是否还有下一个元素需要遍历。

步骤如下：

1. 拿到一个数组元素；
2. Do something;
3. 是否最后一个元素，如果是，结束；
4. 如果不是，重复1；

 

遍历数组最简单的办法是知道数组元素的个数，然后 for (i=0; i < NUMBER; i++) 遍历即可。

问题在于“数组大小”是否固定，如果不固定，需要约定一个存放的位置。这里的数组大小应该是不固定的。

 

能否使用 ARRAY_SIZE 宏，即 sizeof(array)/sizeof(array[0]) 来获取数组大小？

这里不可以，结构体定义时是一个指针，而非数组。

另外即使是数组，也有可能出问题。因为AUTOSAR中配置有可能是POST-BUILD配置，编译时并不知道大小和位置。

 

PS.

for_each_HOH(hoh, canHwConfig)

for_each_HOH宏定义中，需要带hoh参数，即便C99可以在for头的括号中声明变量。不然在使用for_each_HOH时，hoh变量无法索引到，所以还是在使用for_each_HOH的位置声明hoh变量为佳。